第四章-光电成像器件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * ??? 在低照度下，CCD的输出电压与照度有良好的线性关系。照度超过1001x以后，输出有饱和现象。 3光电特性 4光谱特性 44万（768*576）、100万（1024*1024）、200万（1600*1200）、600万（2832*2128） CCD光谱响应与光敏面结构、光束入射角及各层介质的折射率、厚度、消光系数等多个因素有关。 5分辨率：实际中，CCD器件的分辨率一般用像素数表示，像素越多，则分辨率越高。 四、CCD摄像器件 2048 × 2048 面阵CCD 5000像元线阵CCD 1. 三相单沟道线阵CCD 2. 双沟道线阵CCD 3. 面阵CCD摄像器件 （1) 三相单沟道线阵CCD 放大器 结 构： 转移栅 光敏区 CCD移位寄存器 1 线阵列CCD摄象器件 放大器 工作过程： 光 敏 区 转 移 栅 移 位 寄 存 器 （1) 三相单沟道线阵CCD 工作过程： 三相时钟脉冲 视频信号输出 （1) 三相单沟道线阵CCD 光 敏 区 转 移 栅 移 位 寄 存 器 放大器 特点：单沟道传输的特点是结构简单，但电荷包转移所经过的极板数多，传输效率低。 （1) 三相单沟道线阵CCD (2) 双沟道线阵CCD 特点：双通道传输的特点是结构复杂一些，但电荷包转移所经过的极板数只是单侧传输的一半，所以损耗小，传输效率高。 2 面阵列CCD摄象器件 帧转移面阵CCD 成像区 暂存区 水平读出 寄存器 2 面阵列CCD摄象器件 1)结构 成像区 暂存区 场正程期间： 场逆程期间： 光学图像 电荷包图像 电荷包图像 2)工作过程 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 行正程期间 电荷包图像 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 暂存区的信号电荷产生一行平移 行正程期间 电荷包图像 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 行正程期间 电荷包图像 水平读出寄存器输出一行视频信号 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 暂存区的信号电荷产生一行平移 行正程期间 电荷包图像 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 行正程期间 电荷包图像 水平读出寄存器输出一行视频信号 暂存区 场正程期间： 水平读出 寄存器 行逆程期间 行正程期间 电荷包图像 暂存区的信号电荷产生一行平移 暂存区 场正程结束时 水平读出 寄存器 行逆程期间 行正程期间 电荷包图像 水平读出寄存器输出一行视频信号 工作过程： 面阵CCD摄像器件 （小结） 成像区 暂存区 水平读出 寄存器 场正程 场逆程 结构： 图 像－ 电 荷 成像区－暂存区 场正程 行逆程 行正程 电荷平移 输出信号 光敏区 存储区 读出寄存器 3 CCD的特点 体积小，功耗低，可靠性高，寿命长。 空间分辨率高，可以获得很高的定位精度和测量精度。 光电灵敏度高，动态范围大，红外敏感性强，信噪比高 。 高速扫描，基本上不保留残象(电子束摄象管有15~20％的残象) 集成度高 非接触测量。 无像元烧伤、扭曲，不受电磁干扰。 有数字扫描能力。像素位置信息准确、像元的位置可由数字代码确定，便于与计算机结合接口。 互补金属氧化物场效应管 7.3.2 CMOS图像传感器 Complementary Metal Oxide Semiconductor －－简称 CMOS 特点：成品率高、价格低廉，像质量？ CMOS数码相机 7.3.2 CMOS图像传感器 7.3.2 CMOS图像传感器 信号读出采用X－Y寻址方式， 具有读出任意局部画面的能力 7.3.2 CMOS图像传感器 4.CMOS成像器件与CCD成像器件: 最大差异： 单元结构（带放大器） 信号寻址读出与信号顺序读出 应用差异： CCD低噪声、高分辨率、高灵敏度等高画质性能－－占据图像传感器高端市场； CMOS 高集成度、高速、小体积、低价格等特点－－占据低端市场大的份额。 像元结构 ： 无源像素(PPS)结构 有源像素(APS)结构 PPS的致命弱点是读出噪声大,主要是固定图形噪声，一般有250个均方根电子。 光电二极管型(PD-APS）： 读出噪声典型值为(75～100)个均方根电子。适用于大多数中